JP2005236715A - Distortion compensating circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歪補償回路に係わり、特に、高周波電力増幅器を用いた無線電波送信を行う送信装置から出力される非線形歪成分を減少させる非線形歪補償技術に関するものである。 The present invention relates to a distortion compensation circuit, and more particularly to a nonlinear distortion compensation technique for reducing a nonlinear distortion component output from a transmission apparatus that performs radio wave transmission using a high-frequency power amplifier.
従来の非線形歪補償技術、特に、前置歪補償方式の技術の例としては、例えば、映情学技報 VOL.24、NO.79、BCS2000−92、「適応プレディストータ型歪み補償電力増幅器」(非特許文献1)に記載のものがある。ここで、従来の技術の電力増幅器を含む送信装置のブロック構成例を図5に示し、以下図5を用いて、この技術を説明する。 Examples of conventional nonlinear distortion compensation techniques, in particular, the predistortion compensation technique, are described in, for example, Eiji jiho VOL. 24, NO. 79, BCS2000-92, “Adaptive Predistorter Type Distortion Compensating Power Amplifier” (Non-Patent Document 1). Here, FIG. 5 shows a block configuration example of a transmission apparatus including a conventional power amplifier, and this technique will be described below with reference to FIG.
図5において、送信すべき信号である入力信号は、分配器51、遅延素子52,位相調整器53、利得調整器54を通して電力増幅器55にて増幅され、方向性結合器56を通り出力信号として出力される。一方、分配器51で分配された入力信号の一部は、検波器57、A/D変換器58でデジタル信号に変換される。さらに、方向性結合器56で分配された出力信号の一部は、ミキサ59及びシンセサイザ60により中間周波数に変換され、BPF61により電力増幅器55で発生した帯域外歪電力が抽出され、検波器62を通りA/D変換器68でデジタル信号に変換される。
In FIG. 5, an input signal that is a signal to be transmitted is amplified by a
以下、非線形歪補償動作の制御方法について説明する。
位相調整器53、利得調整器54は、テーブル64,65の内容がD/A変換器66,67でアナログ信号に変換され、その信号によって制御される。この位相調整器53及び利得調整器54では、電力増幅器55で発生する歪と同振幅、逆位相の歪みを生成し、電力増幅器55で発生する歪みを相殺し、非線形補償を行うものである。
Hereinafter, a control method of the nonlinear distortion compensation operation will be described.
The contents of the tables 64 and 65 are converted into analog signals by the D /
テーブル64,65は検波器57で検波し、A/D変換器58で取り込まれた包絡線信号に対しアドレスが割り当てられている。また、検波器62で検出された歪みの電力が小さくなるように演算部63にて摂動法を用いて学習し、テーブル64,65の内容を更新し、歪みが最小となる最適な値に順次書き替える。
The tables 64 and 65 are detected by the
なお、テーブルの更新方法としては、上記非特許文献1に記載してあるように、テーブルのアドレスが1つ刻みとなるようにして、全てのアドレスでの値を摂動法で求める場合は、相当の更新時間が必要となり、そのため極めて非実用的となる。従って、テーブルの値の全ては摂動法で求めるのではなく、例えば、8点の代表点の値を求める場合について摂動法を用いるものとするのがより実用的である。
Note that, as described in
図6に、その場合のテーブルアドレスと代表点との関係を示す。ここで、テーブルのアドレスを1〜1024と仮定し説明する。 FIG. 6 shows the relationship between the table address and the representative point in that case. Here, the table addresses are assumed to be 1 to 1024.
まず、アドレス1〜1024番地を8点で代表する。図6では8ポイントの代表点とその代表点アドレスのテーブル値を黒丸で示している。ここで、その8代表点アドレスの値(黒丸の高さ方向の位置で示される値)を歪みの電力を見ながら大きくしたり(図中の上矢印方向)、小さくしたり(図中の下矢印方向)して、歪みが小さくなった方の値に更新する。以下、他の代表点についても同様な操作を繰り返し行い、テーブルの値を最適化していく。
First,
なお、8代表点以外のアドレスの値については、FIRフィルタを用いて補間した値が更新値として用いられる。この8代表点の値の更新制御を、歪電力を監視しながら位相調整器のテーブル、利得調整器のテーブルに対して行い、計16点について摂動法を用いて最適化する。 For the values of addresses other than the eight representative points, values interpolated using an FIR filter are used as update values. The update control of the values of the eight representative points is performed on the phase adjuster table and the gain adjuster table while monitoring the distortion power, and a total of 16 points are optimized using the perturbation method.
また、別の従来技術としては、特開2001−168774号公報(特許文献1)に、RF増幅器のRF入力とRF出力のデジタルベースバンド信号を抽出し、両信号の時間差、位相差を検出し、両者の同期合わせおよび位相合わせを行う。その状態で、両信号の振幅誤差および位相誤差を求め、振幅値に対する振幅、位相の補償量を、初期段階で登録され適応的に更新された補償量の中から順次選び出し、この補償量を前記RF入力のデジタルベースバンド信号に加算することで歪み成分を補償するものがある。 As another conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-168774 (Patent Document 1) extracts a digital baseband signal of RF input and RF output of an RF amplifier, and detects a time difference and a phase difference between both signals. Both are synchronized and phased. In this state, the amplitude error and phase error of both signals are obtained, and the compensation amount of the amplitude and phase with respect to the amplitude value is sequentially selected from the compensation amounts that are registered and adaptively updated in the initial stage, and this compensation amount is selected as described above. Some of them compensate for distortion components by adding to an RF input digital baseband signal.
上記の非特許文献1記載の技術では、歪の電力を監視し、その電力が小さくなるように摂動法にて最適化処理し、振幅歪成分と位相歪成分の非線形補償を行う。この方式では、振幅歪の大きさ、位相歪の大きさを見分けることはできない。また、振幅歪に3次歪成分と5次歪成分と7次歪成分が、さらに、位相歪にも3次歪成分と5次歪成分と7次歪成分が、それぞれどの位含まれているかを見分けることはできない。従って、補償の精度だけでなく、補償の速度(収束時間)も大幅にかかってしまうことは明白である。
In the technique described in
また、上記の特許文献記載1の技術では、単純に差分だけを取っているので、振幅が小さくなった場合には、その差分値の誤差が無視できなくなり、歪補償を行えなくなってしまう。
Further, in the technique disclosed in
本特許出願人は、先に、電力増幅器の前置歪補償を行う場合に、正確かつ高速に歪補償信号を生成することで、歪み補償の精度を向上し、かつ、収束時間を短縮する歪補償回路を発明し、発明した内容を特許出願した。 First, the applicant of the present patent application, when performing predistortion compensation for a power amplifier, generates distortion compensation signals accurately and at high speed, thereby improving distortion compensation accuracy and reducing the convergence time. A compensation circuit was invented and a patent application was filed for the invented content.
図4は、先に特許出願した歪補償回路と電力増幅器を含む送信装置の全体構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing an overall configuration of a transmission apparatus including a distortion compensation circuit and a power amplifier that have been previously applied for in a patent.
図4において、STL(Studio to Transmitter Link:スタジオー送受信所間無線伝送装置)48から入力されたTS(トランスポート ストリーム)信号はOFDM変調器26によりIF信号へ変換され、本発明の歪補償回路27に入力される。この入力信号は、A/D変換器29でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号はAGC30で適切なレベルの信号にゲイン調整され、さらに、直交復調器31にてベースバンド帯の信号に復調される。復調された信号は、乗算器32および遅延器45へ入力される。遅延器45で適切な遅延調整が施された入力信号は、歪補償演算回路28の歪係数検出回路46に入力される。
In FIG. 4, a TS (transport stream) signal input from an STL (Studio to Transmitter Link) 48 is converted into an IF signal by an
乗算器32の出力信号は、直交変調器33で変調され、D/A変換器34でアナログ信号に変換された後、歪補償回路27から出力されて、IF/UHF変換器35へ入力される。IF/UHF変換器35にてUHF帯の周波数に変換され、さらに、電力増幅回路36にて規定のレベルに電力増幅される。ここで、歪成分を含んだ信号が電力増幅回路36から出力される。電力増幅回路36から出力された出力信号は、方向性結合器37、BPF38を経由しアンテナ39より電波送信される。
The output signal of the
一方、方向性結合器37で分配された信号は、UHF/IF変換器40にてIF帯へ周波数変換され、歪補償回路27に入力される。この出力信号はA/D変換器41にてデジタル信号に変換される。その変換された出力信号は直交復調器42にて復調され、さらに、AGC43にて適正なレベルに調整されると共に、位相器44で適切な位相特性に調整された後、歪係数検出回路46に入力される。
On the other hand, the signal distributed by the
この時、遅延器45の出力レベルと位相器44の出力レベルが同じになるようにAGC43が動作する。また、遅延器45より歪係数検出回路46に入力される2つの信号遅延時間を調整し、位相器44にて歪係数検出回路46に入力される2つの信号の位相を同じになるように調整している。
At this time, the AGC 43 operates so that the output level of the delay unit 45 and the output level of the
その2つの入力された信号により歪係数検出回路46にて振幅3次歪・振幅5次歪・振幅7次歪・位相3次歪・位相5次歪・位相7次歪のそれぞれの係数(歪の大きさ)を検出し、その検出された係数を基に歪補償信号生成回路47で、電力増幅器36で発生した歪とは逆特性の振幅3次歪・振幅5次歪・振幅7次歪・位相3次歪・位相5次歪・位相7次歪が生成されて、その歪補償信号が乗算器32にて直交復調器31からの信号に加算される。以上の動作により歪補償を行う。
Based on the two input signals, the distortion
しかしながら、STLからのTS信号に入力断のような異常が生じた場合、OFDM変調器から出力されるIF信号のレベルが瞬間的に激しく変動することがある。先願の図4においては、このような異常状態が発生した場合、歪補償回路の出力レベルも瞬間的に変動するが、このとき後段につながる電力増幅器の定格レベルを超えてしまい壊す恐れのあることがわかった。 However, when an abnormality such as an input interruption occurs in the TS signal from the STL, the level of the IF signal output from the OFDM modulator may fluctuate momentarily. In FIG. 4 of the prior application, when such an abnormal state occurs, the output level of the distortion compensation circuit also fluctuates instantaneously, but at this time, it exceeds the rated level of the power amplifier connected to the subsequent stage and may be destroyed. I understood it.
本発明の目的は、瞬間的な過入力があった場合に、歪補償回路の出力レベルを抑圧でき、後段の電力増幅器を保護することが可能な歪補償回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a distortion compensation circuit capable of suppressing the output level of a distortion compensation circuit and protecting a power amplifier at a subsequent stage when an instantaneous excessive input occurs.
本発明は、高周波帯の入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪成分を検出し、該検出した歪成分に応じた歪補償信号を生成し、該生成した歪補償信号で歪補償する歪補償回路であって、該歪補償後の信号のレベルを判定する判定回路と、該歪補償後の信号のレベルが所定レベルより大きいとき該判定回路の出力信号で該歪補償後の信号のレベルを減衰させる減衰回路とを備えることを特徴とする。 The present invention detects a distortion component generated in the power amplification circuit in accordance with the output signal of the power amplification circuit that amplifies the input signal in a high frequency band and the input signal, and compensates for the distortion in accordance with the detected distortion component. A distortion compensation circuit that generates a signal and compensates for distortion using the generated distortion compensation signal, a determination circuit that determines a level of the signal after the distortion compensation, and a level of the signal after the distortion compensation is greater than a predetermined level And an attenuation circuit for attenuating the level of the signal after distortion compensation with the output signal of the determination circuit.
本発明によれば、瞬間的な過入力があった場合に、歪補償回路の出力レベルを抑圧でき、後段の電力増幅器を保護することが可能な歪補償回路を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a distortion compensation circuit that can suppress the output level of the distortion compensation circuit and protect the power amplifier in the subsequent stage when an instantaneous excessive input occurs.
図1は、本発明に係る歪補償回路と電力増幅器を含む送信装置の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a transmission apparatus including a distortion compensation circuit and a power amplifier according to the present invention.
図1において、STL23から入力されたTS(トランスポート ストリーム)信号はOFDM変調器1によりIF信号へ変換され、歪補償回路2に入力される。この入力信号は、A/D変換器4でデジタル信号に変換される。変換された信号はAGC5で適切なレベルの信号にゲイン調整され、さらに、直交復調器6にてベースバンド帯の信号に復調される。復調された信号は、乗算器7および遅延器20へ入力される。遅延器20で適切な遅延調整が施された入力信号は、歪補償演算回路3の歪係数検出回路21に入力される。
In FIG. 1, a TS (transport stream) signal input from the
乗算器7の出力信号は、判定回路24によりレベル判定を行い、判定結果が過大レベルとなった場合には減衰回路25で定格内に抑えられる。減衰回路25の出力信号は、直交変調器8で変調され、D/A変換器9でアナログ信号に変換された後、歪補償回路2から出力されて、IF/UHF変換器10へ入力される。IF/UHF変換器10にてUHF帯の周波数に変換され、さらに、電力増幅回路11にて規定のレベルに電力増幅される。ここで、歪成分を含んだ信号が電力増幅回路11から出力される。電力増幅回路111から出力された出力信号は、方向性結合器12とBPF13を介してアンテナ14より電波送信される。
The output signal of the multiplier 7 is subjected to level determination by the
一方、方向性結合器12で分配され、UHF/IF変換器15にてIF帯へ周波数変換された出力信号は、歪補償回路2に入力される。この出力信号はA/D変換器16にてデジタル信号に変換される。その変換された出力信号は直交復調器17にて復調され、さらに、AGC18にて適正なレベルに調整されると共に、位相器19で適切な位相特性に調整されて、歪係数検出回路21に入力される。
On the other hand, the output signal distributed by the
この時、遅延器20の出力レベルと位相器19の出力レベルが同じになるようにAGC18が動作する。また、遅延器20より歪係数検出回路21に入力される2つの信号の遅延時間を調整し、位相器19にて歪係数検出回路21に入力される2つの信号の位相を同じになるように調整している。
At this time, the
その2つの入力された信号により歪係数検出回路21にて振幅3次歪・振幅5次歪・振幅7次歪・位相3次歪・位相5次歪・位相7次歪のそれぞれの係数(歪の大きさ)を検出し、その検出された係数を基に歪補償信号生成回路22で、電力増幅器11で発生した歪とは逆特性の振幅3次歪・振幅5次歪・振幅7次歪・位相3次歪・位相5次歪・位相7次歪が生成されて、その歪補償信号が乗算器7にて加算される。
Based on the two input signals, the distortion
ここで判定回路24と減衰回路25により構成されるリミッタ回路の詳細な構成例と動作について、図2を用いて説明する。
Here, a detailed configuration example and operation of a limiter circuit configured by the
図2において、入力信号が判定回路24へ入力されると、その信号の電力が電力演算器241で求められる。求められた信号の電力は積分器242で積分され平均電力が求められ、この平均電力を設定された検出レベルと比較器243で比較することによりレベルの判定が行われる。判定の結果、平均電力が検出レベルより大きく、過大入力と判断した場合、減衰回路25へとセット信号が送られる。
In FIG. 2, when an input signal is input to the
減衰回路25では、判定回路24よりセット信号が入力されると、予め設定された減衰レベルの値が積分器251へとセットされる。この積分器251の出力が減衰量となり、基準電力(この図ではRMS=2の12乗)より差し引かれた値でレベル補正が行われる。このとき、入力信号が過大入力の間は判定回路24より常にセット信号が送られ続けるため、積分器251に減衰レベルの値がセットされ続けることとなる。この間は、積分器251の出力はこの減衰レベルの値が出力されることとなるため、この値が過入力時の減衰量を定める値となる。
In the
そして、入力レベルが定格レベルへと復帰すると判定回路24からのセット信号がなくなるため、積分器251では最後にセットされた減衰レベルの値が減衰回路25を回り続けることとなり、徐々にその出力の値(減衰量)が小さくなって行く。最後には積分器251の出力の値がゼロになり、減衰量もゼロとなるため、出力は定格レベルへと戻ることとなる。
When the input level returns to the rated level, the set signal from the
図3は入力信号が過大レベルから定常レベルへと復帰した際の出力信号のレベルの変化を示した図である。この図3は、出力信号のレベルは復帰時間を設けて徐々に定格レベルへと復帰することを示している。 FIG. 3 is a diagram showing a change in the level of the output signal when the input signal returns from the excessive level to the steady level. FIG. 3 shows that the level of the output signal gradually returns to the rated level with a return time.
1,26:OFDM変調器、2,27:歪補償回路、3,28:歪補償演算回路、4,16,29,41:A/D変換器、5,18,30,43:AGC、6,17,31,42:直交復調器、7,32:乗算器、8,33:直交変調器、9,34:D/A変換器、10,35:IF/UHF変換器、11,36:電力増幅器、12,37:方向性結合器、13,38:BPF、14,39:アンテナ、15,40:UHF/IF変換器、19,44:位相器、20,45:遅延器、21,46:歪係数検出回路、22,47:歪補償信号生成回路、23,48:STL、24:判定回路、241:電力演算器、242:積分器、243:比較器、25:減衰回路、251:積分器。 1, 26: OFDM modulator, 2, 27: distortion compensation circuit, 3, 28: distortion compensation arithmetic circuit, 4, 16, 29, 41: A / D converter, 5, 18, 30, 43: AGC, 6 , 17, 31, 42: Quadrature demodulator, 7, 32: Multiplier, 8, 33: Quadrature modulator, 9, 34: D / A converter, 10, 35: IF / UHF converter, 11, 36: Power amplifier, 12, 37: directional coupler, 13, 38: BPF, 14, 39: antenna, 15, 40: UHF / IF converter, 19, 44: phase shifter, 20, 45: delay device, 21, 46: distortion coefficient detection circuit, 22, 47: distortion compensation signal generation circuit, 23, 48: STL, 24: determination circuit, 241: power calculator, 242: integrator, 243: comparator, 25: attenuation circuit, 251 : Integrator.
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Cited By (3)
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JP2008193323A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Toshiba Corp | Distortion compensating device |
JP2009071507A (en) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Fujitsu Ltd | Power amplifier |
JP2015026968A (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 富士通株式会社 | Distortion compensation device and distortion compensation method |
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- 2004-02-20 JP JP2004044033A patent/JP2005236715A/en active Pending
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